Фотометр

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрам, и может быть использовано в химической, текстильной промышленности, а также в медицинском и оптическом приборостроении, т.е. там, где необходимо измерять коэффициенты пропускания оптических сред, проводить измерение концентрации примесей в растворах и измерения активности биологических сред. Целью изобретения является увеличение скорости анализа неоднородных сред. Для этого в известный фотометр введены второй блок памяти, ограничитель длительности импульсов, блок разрешения сдвига, три коммутатора, шестой регистр, блок задержки. Оптический блок и блок фотоприемника выполнены соответственно в виде матриц источников света и фотоприемников. Опрос элементов матриц осуществляется по соответствующему алгоритму при помощи введенных элементов. Фотометр снабжен цифровым выходом управляющей информации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sU 4 С 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4308409/24-25 (22) 23.09.87 (46) 23.10.89. Бюл. М 39 (72) Е.С.фалькович, А.В.Чуев и Л.Ш.Липецкер (53) 621.381 (088.8) (56) Авторское свидетельство CCCP и 1068732, кл. С О1 J 3/46, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1200137, кл. G 01 J 1/44, 1985 (54) ФОТОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрам, и может быть использовано в химической, текстильной промышленности, а также в медицинском и оптическом приборостроении, т.е ° там, где необходимо измерять коэффициенты проИзобретение относится к измерительной технике, в частности к фотометрам, и может быть использовано в химической, текстильной промышленности, а также в медицинском и оптическом приборостроении, т.е. там, где необходимо измерять коэффициенты пропускания оптических .сред, проводить измерение концентрации примесей в растворах и измерения активности биологических сред.

Цель изобретения - увеличение скорости проведения анализа неоднородных сред.

На чертеже представлена функциональная схема фотометра.

Устройство содержит оптический блок 1, блок 2 фотоприемника, калиб„„SU„„1516802 А 1

2 пускания оптических сред, проводить измерение концентрации примесей в растворах и измерения активности биологических сред. Целью изобретения является увеличение скорости анализа неоднородных сред, Для этого в известный фотометр введены второй блок памяти,ограничитель длительности импульсов, блок разрешения сдвига, три коммута" тора, шестой регистр, блок задержки.

Оптический блок и блок фотоприемника выполнены соответственно в виде матриц источников света и фотоприемников.

Опрос элементов матриц осуществляется по соответствующему алгоритму при помощи введенных элементов. Фотометр снабжен цифровым выходом управляющей информации. 1 ил. ровочный усилитель 3, блок 4 цифрового управления коэффициентом усиления, аналого-цифровой преобразователь 5, образованный компаратором 6, цифроаналоговым преобразователем 7 и ис" точником о опорного напряжения, регистры 9 - 14, блок 15 цифровой индикации, блок 16 клавиатуры, процессор 17, блоки 18 и 19 памяти, таймер 20, генератор 21 тактовых импульсов, шину 22 интерфейса, коммутаторы 23 - 25, ограничитель 26 длительности импульсов, элемент 27 задержки и блок 28 разрешения сдвига.

Оптический блок 1 и блок 2 фотоприемника установлены таким образом, что каждому источнику света матрицы блока

15!6802

1 соответствует фотоприемник матрицы блока 2.

Выход блока 2 фотоприемника через калибровочный усилитель 3 соединен с

5 первым входом компаратора 6, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 7, а выход - с входом регистра 11. Первый и второй входы ЦАП 7 соединены с выходами соответственно источника 8 опорного напряжения и регистра 10.

Блок 4 цифрового управления коэффициентом усиления входом соединен с выходом регистра 9, а выходом — с управляющим входом калибровочного усилителя 3. Регистры 9 - 13, процессор

17, первый блок 18 памяти и таймер 20 подключены к шине 22 интерфейса.

Первый и второй.,выходы блока 16 клавиатуры соединены с входами соответственно регистра 13 и второго блока 19 памяти, а его вход - с выходом коммутатора 23. Вход ограничителя 26 длительности импульсов соединен с од- 25 ним иэ выходов регистра 14, первый выход - с первым входом второго блока

19 памяти, а второй выход - с первым входом коммутатора 23. Второй вход коммутатора 23 соединен с вторым выходом блока 19 памяти. Первый вход и выход элемента 27 задержки соединены соответственно с вторым выходом таймера 20 и входом регистра 14. Второй вход элемента 27 задержки через блок 28 разрешения сдвига соединен с вторым выходом регистра 10. Другие выходы регистра 14 через соответствующие коммутаторы 24 и 25 подключены соответственно к оптическому блоку 1 40 и блоку 2 фотоприемника. Блок 15 цифровой индикации подключен через регистр 12 к шине 22 интерфейса.

Фотометр работает следующим образом.

Исходное состояние фотометра таково, что регистры 9-14 обнулены. Состояние блока 4 цифрового управления коэффициентом усиления произвольное.

Коммутаторы 24 и 25 находятся в состоянии, при котором включены пер50 вый элемент матрицы оптического блока

1 и соответствующий ему первый элемент матрицы блока 2 фотоприемника.

В блоке 18 памяти записаны программы, соответствующие выполняемым функциям прибора: "Калибровка", "Измерение пропускаемости", "Измерение оптической плотности", "Измерение концентрации, "Измерение активности . В оптическом канале исследуемый образец отсутствует.

При нажатии одной из клавиш Калибровка", "Измерение пропускаемости, Измерение оптической плотности", "Измерение концентрации", "Измерение активности блока 16 клавиатуры соответствующий код с него через регистр

13 и шину 22 интерфейса поступает в процессор 17 и второй блок 19 памяти.

Процессор 17 по приходу кода с блока

16 клавиатуры переходит к выполнению программы, записанной в блоке 18 памяти.

Если например, нажата клавиша "Калибровка", в блоке 19 памяти запоминается состояние блока 16 клавиатуры, процессор 17 переходит к выполнению программы "Калибровка".

При этом под воздействием излучения с оптического блока 1 блок 2 фотоприемника вырабатывает напряжение соответствующее 1004-му пропусканию. Сначала процессор 17 производит масштабирование напряжения следующим образом.

Процессор 17 через шину 22 интерфейса и регистр 10 подает на цифровые входы ЦАП 7 код Ицд„. Иц р =2", где

n — число разрядов.

По приходу кода ЦАП 7 подает на второй вход компаратора 6 напряжение оп чав Uon

Т где U « — напряжение на выходе источника 8 опорного напряжения.

Затем через регистр 9 и шину 22 интерфейса процессор подает на цифровые входы блока 4 цифрового управления коэффициентом усиления код

N„ =v, по приходу которого калибро с вочный усилитель 3 устанавливает коэффициент усиления К,=2 =1. Напрямк, с жение U, поступающее с первого элемента матрицы блока 2 фотоприемника, преобразуется калибровочным усилителем 3 в напряжение U,, поступающее на первый вход компаратора 6, причем ! „=!! К,. Компаратор 6 сравнивает напряжение U,< и U< и выдает в регистр 11 код "0" в случае, если U

< 2n Оп (2) 5 15 тупает в блок цифрового управления коэффициентом усиления код N =1 н,.—

2... и т.д. до тех пор, пока не уст новится код N >,=N„ такой, что соответствующий ему К, обеспечит выполнение неравенства U> ) U2 т.е. в результате масштабирования напряжения

U„ ïðîöåññîð 17 подбирает такой код (и такой К„ калибровочного усили теля 3), что

-U! с сUОп (1), и, причем Б,=U 2

Затем процессор 17 с помощью ЦАП

7, компаратора 6 и источника 8 опорного напряжения выполняет аналогоцифровое преобразование напряжения

U<, в результате чего процессор вырабатывает код N такой, что

Одновременно с регистра 10 на блок 28 разрешения сдвига поступает код, после чего блок 28 вырабатывает импульс, поступающий на вход элемента

27 задержки.

Затем на основании соотношений (1) и (2) процессор рассчитывает величину

1 1 2

Х к 241 2и и запоминает его в качестве калибровочного числа в блоке 18 памяти. Формирование временных интервалов для проведения вычислительных функций процессора 17, а также тактирования всех регистров осуществляется таймером 20, который формирует необходимые интервалы от задающего генератора 21 тактовых импульсов. По окончании вычисления Х„ элемент 27 задержки прибавляет к содержимому регистра 14 единицу, на единицу изменяется управляющий код, поступающий с регистра

14 на коммутаторы 24 и 25, а те включают в работу следующую пару иэ матриц оптического блока 1 и блока 2 фотоприемников соответственно. Одновременно измененный на единицу управляющий код с регистра 14 через ограничитель 26 длительности импульсов поступает на первый вход коммутатора

23, который кратковременно замыкает контакты блока 16 клавиатуры, соответствующие информации, записанной в блоке 19 памяти, управляющий сигнал

16802 6 блока 19 памяти поступает на второй вход коммутатора 23.

Далее цикл повторяется до тех пор, пока не будут замерены калибровочные значения для всех пар.

После выдачи регистром 14 сигнала об отсутствии свободных оптопар ограничителем 26 вырабатывается короткий импульс, которым стирается содержимое

Ьлока 19 памяти, одновременно с этим блок 19 памяти подает на коммутатор

23 импульс для кратковременного замыкания контактов клавиши "Сброс" блока

16 клавиатуры.

Контроль окончания программы измерений осуществляется следующим образом: при отсутствии свободной оптронной пары регистр 14 вырабатывает сиг20 нал,,по переднему фронту которого ограничитель 26 формирует короткий импульс, поступающий в блок 19 памяти, где происходит стирание ранее записанной информации.

25 Блок 19 памяти подает на коммутатор 23 импульс для кратковременного замыкания контактов клавиши "Сброс" блока 16 клавиатуры. Блок 16 клавиатуры вырабатывает соответствующий

3Q код, который через регистр 13 и шину

22 интерфейса поступает в процессор

17. Процессор 17 по приходу кода с блока 16 клавиатуры через шину 22 интерфейса и регистр 12 убирает информацию с блока 15 цифровой индикации.

По заднему фронту сигнала об отсутствии свободной оптронной пары регистр

14 подключает с помощью коммутаторов

24 и 25 первую оптронную пару.

4О После этого изменения состояния регистра 14 не происходит и выполнение программы калибровки заканчивается. Процессор 17 переходит в состояние ожидания поступления с блока 16

45 клаВиатуры НОВОГО кОда нажатОЙ кла виши.

Если после этого нажать клавишу

"Измерение пропускания", процессор

5О переходит к выполнению программы "Измерение пропускания" (при этом в оптическом блоке 1 должен быть установлен образец).

Процессор 17 производит масштаби55 рование сигнала с выхода фотоприемника U.„ ñnoñoáoì, аналогичным масштабированию при выполнении программы "Калибровка", в результате чего процессор

1516802 оп подбирает такой код N<, что

- 11 Ь,„ . Затем процессор выполняет аналогичное аналого-цифровое преобразование напряжения Ul так же, как

5 при выполнении программы "Калибровка".

В результате вырабатывается такой код

NE z.

NE у что ul â€,n Uo„ ° оп

Затем процессор 17 рассчитывает величину

Использование фотометра позволит повысить качество контроля как одно— родных, так и неоднородных оптических сред, таких, как зеркал с изменяющимся коэффициентом пропускания, защитных очков и т.п. Наличие упра вляюще с го выхода позволит встраивать фотометр - в автоматизированные технологические линии в качестве контрольно-, змерительного оборудования, что сократит трудоемкость контроля и соответственно себестоимость продукции. 50

Формула изобретения фотометр, содержащий оптический блок, оптически связанный с блоком фотоприемника, выход которого через калибровочный усилитель соединен с

55 после чего процессор вычисляет пропускание образца в месте между первым элементом матрицы оптического блока 1 ,и первым элементом матрицы блока 2 фотоприемника. Это значение процессор

17 через шину 22 интерфейса и регистр 20

12 выводит на блок 15 цифровой индикации. Затем аналогично выполнению программы "Калибровка" подключается вторая пара элементов матриц и процесс

2 повторяется до тех пор, пока не будут 2- опрошены все элементы матриц, после чего процессор 17 переходит в режим ожидания нового сигнала с блока 16 клавиатуры.

Выполнение других программ отлича- З0 ется лишь вычислением соответствующей физической величины в зависимости от измеряемого сигнала. Все рассчитанные величины выводятся с блока 1» цифровой индикации как для визуального считывания, так и для использования в качестве управляющих сигналов.

1 первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, пину интерфейса, соединенную через первый регистр с входом блока цифрового управления коэффициентом усиления, выход которого соединен с управляющим входом калибровочного усилителя, шина интерфейса через второй регистр соединена с вторым входом цифроаналогового преобразователя, через третий регистр — с выходом компаратора, через четвертый регистр — с блоком цифровой индикации, а ;ерез пятый регистр — с первым выходом блока клавиатуры, к шине интерфей=а подключены также процессор, блок памяти и таймер, генератор тактовых импульсов, выход ко1орого соединен с входом таймера. первый выход таймер.- соединен с входом процессора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения скорости проведения анализа неоднородных сред, в него введены второй блок памяти, ограничитель длительности импульсов, блок разрешения сдвига, три коммутатора, блок задержки и шестой регистр, а оптический блок и блок фотоприемника выполнены соответственно в виде матриц источниКор. свет i4 (pотоприемных элементов, при этом п -рвый e;,oä блока задержки соеС лнен с вторым выходом таймера, вто;.ой вход ерез блок разрешения сдв га соединен с вторым выходом втог ого регистра, а выход - с входом шестого регистра, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго коммутаторов соответственно., а третий выход - с входом ограничителя длительности импульсов, первый выход которого соединен с первым входом второго блока памяти, а второй выход - с первым входом третьего коммутатора, второй вход третьего коммутатора соединен с выходом второго блока памяти, а выход — с входом бпока клавиатуры, второй выход которого соединен с вторым входом второго блока памяти, выходы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с управляющими входами оптического блока и блока фотоприемника, а блок цифровой индикации снабжен выходом управляющей информации.

1516802

Составитель А.Ястребов

Редактор Е.Папп Техред А.Кравчук КорректорВ,Кабаций

Заказ 6376/40 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101